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1、回转窑的设计一、窑型和长径比1. 窑 型所谓窑型是指筒体各段直径的变化。按筒体形状有以下几种窑型：(1) 直筒型：制造安装方便，物料在窑内移动速度较均匀一致，操作控制较易掌握，同时窑体砌造及维护较方便；(2) 热端扩大型：加大单位时间内燃烧的燃料量及传热量，在原窑直径偏小的情况下，扩大热端将相应提高产量，适用于烧成温度高的物料；(3) 冷端扩大型：便于安装热交换器，增大干燥受热面，加速料浆水分蒸发，降低热耗及细尘飞损，适用于处理蒸发量大、烘干困难的物料；(4) 两端扩大型 ( 哑铃型 )：中间的填充系数提高，使物料流动的机会减少，还可以节约部分钢材；还有单独扩大烧成带或分解带的“大肚窑” ，这
2、种窑型易挂窑皮，在干燥带及烧成带能力足够时，可以显著提高产量。但这种窑型操作不便。总之，不论扩大哪一带，必须保持预烧能力和烧结能力趋于平衡。只有在生产窑上，经过生产实践和充分调查研究 (包括必要的热工测定和计算 ) ，发现某一带确为热工上的薄弱环节，在这种特定条件下将该带扩大，才会得出较明显的效果。目前国内外发展趋势仍以直筒型窑为主，而且尺寸向大型方面发展。其他有色金属工业用回转窑 (还原、挥发、硫化精矿焙烧、氯化焙烧、离析、烧结转化等)多采用较短的直筒窑。2. 长径比要得长径比有两种表示方法：一是筒体长度L 与筒体公称直径D 之比；另一是筒体长度 L 与窑的平均有效直径 D 均之比。 L/D
3、 便于计算， L/D 均反映要的热工特点更加确切，为了区别起见，称 L/D 均为有效长径比。 窑的长径比是根据窑的用途、喂料方式及加热方法来确定的。根据我国生产实践的不完全统计，各类窑的长径比示于表1 中。长径比太大，窑尾废气温度低，蒸发预热能力降低，对干燥不利；长径比太小，则窑尾温度高，热效率低。同类窑的长径比与窑的规格有关，小窑取下限，大窑取上限。表 1 各类窑的长径比窑的名称公称长径比有效长径比氧化铝熟料窑(喷入法 )20252227氧化铝焙烧窑202321.524碳素煅烧窑13.5191724干法和半干法水泥窑1115湿法水泥窑3042单筒冷却机812铅锌挥发窑141716.718.3
4、铜离析窑1516氯化焙烧窑1217.7二、回转窑的生产率回转窑生产是一个综合热工过程，其生产率受多方面因素影响。分析其内在规律性，可以建立以下几个方面的数量关系。1/101. 按窑内物料流通能力： G=0.785D2 吨 /小时(1)均料料式中：G 单位生产率，吨 /小时；D 均窑的平均有效内径，米； 物料在窑内的平均填充系数，一般为0.040.12。各类窑的填充系数见表2 。 料 物料堆比重，吨/米；某些物料的堆比重见表3； 料 物料轴向移动速度，米/小时；其值取决于窑运转情况，可按式(12)、式 (13)及式 (14) 计算或测定。表 2 各类窑的平均填充系数窑名称平均填充系数铜离析窑0.
5、060.08铅锌挥发窑0.040.08氧化焙烧窑0.040.07氯化焙烧窑0.040.07氧化铝熟料窑0.060.08氧化铝焙烧窑0.060.08表 3 某些物料的堆比重物料名称锌浸出渣锌浸出残渣与50%焦粉混合料铅鼓风炉水碎渣与 50% 焦粉混合料氯化铜矿锌沸腾焙烧细尘硫化镍精矿硫化镍焙砂氧化铝和干氢氧化铝碱石灰铝土矿干生料碱石灰铝土矿熟料2. 按物料反应时间堆比重1.61.651.21.31.41.51.161.801.61.81.22.01.01.21.31.4有些工艺过程要求物料有一定的高温持续时间，以完成物理化学反应。若通过实验或生产实践得知物料必须在窑内停留的时间，则 ：G=0.7
6、85 L/ D均 2 料吨/小时(2)式中： L窑长( 或某带长度) ，米； 物料在窑内（或某带）停留时间，小时；其他符号同前。3. 按正常排烟能力为了控制窑灰带出的循环量，往往选择一个适宜的窑尾排气速度范围。G=2826D 均干 2 t -(1 干 )/V0 (1+ t尾)吨/小时(3)式中： V0 每吨产品的窑气量，标米3/吨；t 尾 烟气离窑温度，；气体体积膨胀系数, =1/273 ； t窑尾排气速度，m/s ，一般 38m/s ；2/10 干 干燥带物料填充系数；D 均干干燥带平均有效内径，米。4. 按供热能力G=K B Q 低 /q 料 吨 /小时 (4)式中： B燃料消耗量，公斤/
7、小时或标米3/ 小时；Q 低 燃料低发热量，千卡/公斤或千卡/ 标米 3；K 系数，对铝厂用窑预热二次空气时，K=1.11.15；不预热时，K1.0；窑的热效率，一般为5565% ；q 料 每吨产品必须消耗的有效热，千卡/ 吨。q 料 =（ G 干料 +A)(q 吸 +C t 高 +600w/100-w)103 千卡 /吨式中： G 干料 每公斤产品理论消耗干生料量(不包括水分) ，公斤 / 公斤；A 每公斤产品不可返回的飞尘损失，公斤/公斤q 吸每公斤产品吸热反应吸热量(除去放热反应放热量），千卡 /公斤；C t 高 将物料加热到最高温度(烧成带 ) 所需物理热，千卡/公斤；W 湿生料中所含
8、水分，%。按窑内传热能力： G= Qq5. 料或G=Qiq 料 i 千卡 /小时(5)式中： Q窑内各带对物料的总给热量，千卡/ 小时；Qi 窑内某一工作带中对物料的传热量，千卡/小时；q 料 物料必须在窑内吸收的总有效热量，千卡/吨；q 料i 物料在某一工作带内必须吸收的有效热量，千卡/吨。所谓有效热量指的是不考虑非生产性消耗和热损失的热量。回转窑内传热过程比较复杂，各工作带内传热方式也不尽相同。在干燥带，气体温度较低， 传 热以对流为主。另外，窑壁及热交换装置对物料也有传导作用，因传导的计算较繁杂，而辐射的份量又不大，为简化计算，往往将两种热交换综合在对流给热系数之中，用一个经验公式表示：
9、Q 干= 干 F 干 t干式中： 干干燥带给热系数，千卡/米 2 . 小时 . ，根据热交换装置类型不同，有各种经验公式，如在挂链条情况下：( 式中0 为窑全断面的平均流速，Nm/S) ； F 干干燥带中总传热面积（窑的内衬表面+ 热交换装置总表面），m2 ；t干干燥带两端炉气与物料温度差的对数平均值，。图 1 回转窑内传示意图3/10图 2 回转窑内壁示意图其他带内，对物料裸露表面的传热可近似按火焰炉内传热公式计算；对与窑衬接砝的物料表面，窑衬表面将通过辐射与传导向物料传热，但随着窑衬温度升高及物料颗粒变粗（由粉料变成小球进而烧结成块），其间传导作用将越来越小，传热量按下式计算：Qi = 弦
10、 tFC 壁料(T 壁 /100)4-(T 料 /100)4F 弧式中： 综合给热系政，等于 对+ 辐 ，千卡/米 2 . 小时. ； 对炉气对物料的对流给热系数，千卡/ 米 2 . 小时. ； 辐 炉气及窑壁对物料的辐射给热系数，千卡/米 2 . 小时. 。 辐=C 气料壁 (T1/100)4-(T2/100)4/t气 -t 料式中：C 气料壁 =4.88 料 (F 壁 /F 弦 +1- 气)/ 料 + 气 (1- 料 )1- 气 / 气 +F 壁 /F 弦 千米 /小时式中： 料 ， 气物料及炉气的黑度；F 壁 /F 弦 =D-L 弧 /L 弦t 该带内炉气与物料的平均温度差，取始末两端温差的对数平均值：t=- t t /ln(t /t )其中：t、 t始端及末端的气与料的温度差，；当t 与t 之 值 相 差 不 大 ( 不 超 过 一 倍) 时 ， 可 用 算 术 平 均 值 ， 即 ：t=1/2(t + 式 t (7) 中第二项系考虑窑衬遮蔽表面与接触物料弧形表面间的辐射( 视为两平行表面组成的封闭体系) ，式中有关参数确定如下：C 壁料 =4.88 （ 1/ 壁 +1/ 料 -1）千卡/米 2.小时.K4式中： 壁 窑壁黑度；另外T 壁为窑衬遮蔽表面在该带内的平均温度，K ；考虑到与物料接触过程中的温度降低，此值可近似取以下平均值：T 壁 =1/2 （ T
